У шырокім сэнсе электрахімічнае акісленне адносіцца да ўсяго працэсу электрахіміі, які ўключае прамыя або ўскосныя электрахімічныя рэакцыі, якія адбываюцца на электродзе, заснаваныя на прынцыпах акісляльна-аднаўленчых рэакцый. Гэтыя рэакцыі накіраваны на памяншэнне або выдаленне забруджвальных рэчываў са сцёкавых вод.
У вузкім сэнсе электрахімічнае акісленне адносіцца да аноднага працэсу. У гэтым працэсе арганічны раствор або суспензія ўводзіцца ў электралітычную ячэйку, і праз падачу пастаяннага току на анодзе здабываюцца электроны, што прыводзіць да акіслення арганічных злучэнняў. Акрамя таго, нізкавалентныя металы могуць акісляцца да высокавалентных іёнаў металаў на анодзе, якія затым удзельнічаюць у акісленні арганічных злучэнняў. Як правіла, пэўныя функцыянальныя групы ў арганічных злучэннях праяўляюць электрахімічную актыўнасць. Пад уздзеяннем электрычнага поля структура гэтых функцыянальных груп змяняецца, змяняючы хімічныя ўласцівасці арганічных злучэнняў, зніжаючы іх таксічнасць і павышаючы іх біяраскладальнасць.
Электрахімічнае акісленне можна падзяліць на два тыпы: прамое акісленне і ўскоснае акісленне. Прамое акісленне (прамы электроліз) прадугледжвае непасрэднае выдаленне забруджвальных рэчываў са сцёкавых вод шляхам іх акіслення на электродзе. Гэты працэс уключае як анодны, так і катодны працэсы. Анодны працэс прадугледжвае акісленне забруджвальных рэчываў на паверхні анода, пераўтвараючы іх у менш таксічныя рэчывы або рэчывы, якія больш біяраскладальныя, тым самым памяншаючы або ліквідуючы забруджвальныя рэчывы. Катодны працэс прадугледжвае зніжэнне забруджвальных рэчываў на паверхні катода і ў асноўным выкарыстоўваецца для зніжэння і выдалення галагенізаваных вуглевадародаў і здабывання цяжкіх металаў.
Катодны працэс таксама можна назваць электрахімічным аднаўленнем. Ён уключае перанос электронаў для аднаўлення іёнаў цяжкіх металаў, такіх як Cr6+ і Hg2+, да іх ніжэйшых ступеней акіслення. Акрамя таго, ён можа аднаўляць хлараваныя арганічныя злучэнні, ператвараючы іх у менш таксічныя або нетаксічныя рэчывы, што ў канчатковым выніку паляпшае іх біяраскладальнасць:
R-Cl + H+ + e → RH + Cl-
Ускоснае акісленне (ускосны электроліз) прадугледжвае выкарыстанне электрахімічна атрыманых акісляльнікаў або аднаўляльнікаў у якасці рэагентаў або каталізатараў для пераўтварэння забруджвальных рэчываў у менш таксічныя рэчывы. Ускосны электроліз можна далей класіфікаваць на зварачальныя і незваротныя працэсы. Зварачальныя працэсы (апасродкаванае электрахімічнае акісленне) прадугледжваюць рэгенерацыю і перапрацоўку акісляльна-аднаўленчых часціц падчас электрахімічнага працэсу. Незваротныя працэсы, з іншага боку, выкарыстоўваюць рэчывы, якія ўтвараюцца ў выніку незваротных электрахімічных рэакцый, такія як моцныя акісляльнікі, такія як Cl2, хлараты, гіпахларыты, H2O2 і O3, для акіслення арганічных злучэнняў. Незваротныя працэсы таксама могуць генераваць высокаакісляльныя прамежкавыя прадукты, у тым ліку сольватаваныя электроны, радыкалы ·HO, радыкалы ·HO2 (гідрапероксільныя радыкалы) і радыкалы ·O2- (супероксідныя аніёны), якія можна выкарыстоўваць для раскладання і ліквідацыі забруджвальных рэчываў, такіх як цыяніды, фенолы, ХСК (хімічнае спажыванне кіслароду) і іёны S2-, у канчатковым выніку ператвараючы іх у бясшкодныя рэчывы.
У выпадку прамога аноднага акіслення нізкія канцэнтрацыі рэагентаў могуць абмяжоўваць электрахімічную паверхневую рэакцыю з-за абмежаванняў масапераносу, у той час як для працэсаў ускоснага акіслення гэтага абмежавання не існуе. Падчас як прамога, так і ўскоснага акіслення могуць адбывацца пабочныя рэакцыі, звязаныя з утварэннем газападобных H2 або O2, але гэтыя пабочныя рэакцыі можна кантраляваць шляхам выбару матэрыялаў электродаў і кантролю патэнцыялу.
Электрахімічнае акісленне аказалася эфектыўным для ачысткі сцёкавых вод з высокай арганічнай канцэнтрацыяй, складаным складам, мноствам тугаплаўкіх рэчываў і высокай каляровасцю. Выкарыстоўваючы аноды з электрахімічнай актыўнасцю, гэтая тэхналогія можа эфектыўна генераваць высокаакісляльныя гідраксільныя радыкалы. Гэты працэс прыводзіць да раскладання ўстойлівых арганічных забруджвальнікаў на нетаксічныя, біяраскладальныя рэчывы і іх поўнай мінералізацыі ў такія злучэнні, як вуглякіслы газ або карбанаты.
Час публікацыі: 7 верасня 2023 г.
